球状磁黄铁矿的发现与识别：为富有机质页岩热液改造与页岩气勘探提供新线索

重磁化（Remagnetization）及其相关矿物记录，是揭示沉积岩地质演化和流体活动过程的重要手段。然而，在富含有机质的碳质页岩中，极少有研究报道发现草莓状或球状磁黄铁矿，其成因机制至今不清。

近日，中国科学院南京地质古生物研究所副研究员张勇，联合英国帝国理工学院（Imperial College London）、南京大学、和江苏省地质局等研究人员，在页岩气钻孔岩芯研究中首次确认了球状磁黄铁矿（framboidal pyrrhotite），并成功解析其形成环境及潜在的指示意义，为富有机质页岩中的热液交代作用与页岩气成藏提供了磁性矿物学新证据。该研究成果发表在《地球物理通讯》（Geophysical Research Letters）上。

研究团队通过对页岩气钻孔岩芯的系统分析，综合运用低温磁学实验、等温磁化获得曲线、三轴热退磁、扫描电镜能谱（SEM-EDS）、X射线衍射（XRD）、电子探针以及拉曼光谱分析等多个技术手段，最终明确钻孔中的“草莓状”或“球状铁硫化物”属于自生磁黄铁矿（pyrrhotite），而非常见的草莓状黄铁矿（pyrite）。

显微观察显示，该矿物粒径从微米到数十微米不等。扫描电镜能谱和电子探针结果表明矿物富含Fe–S成分，并伴随局部Ca-Ti矿物的环状包裹。低温磁学实验与等温磁化获得曲线揭示了磁黄铁矿特有的磁性转变行为，热退磁进一步确认其携带稳定的重磁化剩磁。综合矿物学与磁学证据，首次在富有机质的黑色页岩中识别出球状磁黄铁矿，为该类矿物的成岩与成因研究提供了关键样本。

研究团队通过载磁黄铁矿样品的重磁化剩磁时间与邻近岩体年代对比，并结合镜质体反射率（Ro）、区域热史和地质背景综合分析，揭示了其形成机制：球状磁黄铁矿形成温度超过250°C的热液环境；形成条件具有富有机质特征，热液流体可能源自邻近岩体，且与页岩气运移和成藏过程存在时空耦合关系。这一发现表明，球状磁黄铁矿不仅是罕见的矿物结构，更是识别热液交代作用影响富有机质页岩体系的重要矿物标志。

该研究不仅为识别富有机质页岩中的热液改造作用提供了直接的矿物学标志，也为理解页岩气成藏机制提供了新的线索，未来有望在页岩气勘探与储层评价中发挥重要作用。

文章相关信息：Yin Wang, Dong Jia, Adrian Muxworthy, Yong Zhang*, Liang Qi, Chengzao Jia, Ling Liu, Ning Jiang,(2025), Identifying Framboidal Pyrrhotite: A Proxy for hydrothermal alteration of Organic-Rich Sediments, Geophysical Research Letters, https://doi.org/10.1029/2025GL119187.

图1  富有机质黑色页岩中球状磁黄铁矿的扫描电镜下的特征

（展示草莓状集合体、Ca-Ti矿物包裹特征及元素分布）

图2 含球状磁黄铁矿样品的古地磁结果